食品专业“物理化学”开放式实验教学模式探索

曹雪慧，马春颖，朱丹实，刘丽萍，李雨露

（渤海大学食品科学与工程学院，辽宁锦州 121013）

0 引言

“物理化学”课程作为食品专业的一门基础性化学类课程，对后续的“食品工程原理”“食品化学”等课程起着非常重要的作用。“物理化学”又称“理论化学”，其公式繁琐、演算难度大、理论性强、学时数少[1-3]。如何利用有限学时，将深奥的物理化学原理与具体的食品专业知识联系起来，培养食品专业的高层次人才，是食品专业教学一直探索的课题。

开放式实验教学是培养高素质创新人才的重要途径，开放式教学源于科恩创建的以“课堂讨论模型”和“开放课堂模型”，以人本主义教育思想为基础[4-5]，借鉴其他学科高校教学改革的成果经验[6-7]，结合专业特点和学校教学的实际情况，将开放式教学模式运用到物理化学的实验教学中，探讨适合食品专业“物理化学”实验的教学方式和方法。

1 开展开放式实验教学的必要性

“物理化学”如何在教学中培养学生的创新能力，如何根据食品专业特点和需求，将物理化学内容与食品专业特点相结合一直是难解的问题。笔者从事食品专业的“物理化学”教学10余年，对基础物理化学的教学内容进行了删减，深入讲授与食品专业相关度较大的内容，并力争将深奥的物理化学原理与具体的食品知识联系起来，讲授物理化学在食品中的应用。减少繁琐的公式推导，避免从理论到理论，强调相关定律的应用意义、适用范围，注重物理化学基本理论与食品专业知识的衔接。

传统的“物理化学”实验内容以热力学、动力学和电化学等实验为主[8]，但这些实验内容与食品专业相关性较小，学生大多数按照实验指导书，按部就班地操作，每组实验结果差别不大，学生参与的积极性不高。针对这种教学现状，改变传统的教学模式和内容，学生在教师指导下，根据自己的专业兴趣选做实验，将实验内容的选择权归于学生，根据学生各自知识基础和自发思考能力，创造性地设计实验，从而提高学生设计、分析、解决问题的能力。

2 开放式实验教学的模式和实施方法

在“物理化学”实验教学中，要想从根本上转变学生的学习态度，变被动为主动，应该充分体现学生的个体差异，增加教学环节的灵活性，充分调动学生的自主学习激情，独立或合作完成设计、修改、执行和分析实验结果。这就要求在开放式实验教学环节中从实验室的开放、管理，实验内容的改革创新，实验考核方式的转变等多方面进行改革。

2.1 实验室的开放

实验的场地和时间是开放性实验教学最主要的制约因素，因为开放性实验教学的实验内容不同、时间不同，必将增加实验室管理人员和实验教师的工作时间和强度。而实验室的硬件资源有限，进行开放式实验教学必须有一系列严格的规章制度，统筹安排实验室，让资源最大化利用，并指定专人或配备研究生协助管理开放性实验。学生做开放实验时要网上预约，对每天进入实验室的人数进行限定，按照先预约先实验的原则，开放性实验内容必须事先与实验教师沟通，使用仪器前应先观看仪器操作说明和注意事项，并做好实验耗材和仪器设备的使用记录。学生进入实验室，必须严格遵守实验室的各项规章制度，注意用水用电和保持实验室卫生，注重实验小组成员的团队合作意识和沟通能力，整个实验过程需要有照片或视频资料，实验过程应公布于所建立的QQ群中，供其他学生参考和提出改进意见，建立有利于素质教育的开放性实验教学机制。

2.2 实验大纲和内容的开放

开放性实验教学过程中，教师根据课程的特点和学生专业发展设计实验项目，学生通过图书馆、网络等途径查阅中外文资料，自行设计实验方案，独立完成实验过程和实验结果的分析。整个过程中，学生一直处于主动状态，教师只起到指导和辅助的作用，开放性实验是以培养学生的创新能力为目标，减少验证性实验内容，增加设计性和综合性实验项目，充分利用现有的实验室资源，自由选择实验仪器。打破原来的实验教学体系，对实验内容进行改革创新。

传统的“物理化学”实验一般为经典的验证性实验[9]，实验步骤固定、实验结果可预测，部分学生出现从网络或上一届抄袭实验报告的现象，为了提高学生的综合素质，培养学生实验兴趣和动手创造能力，必须从实验项目上进行革新，从根本上改变学生做实验的心态，教研室根据专业需要编制实验课程教学大纲，编制过程中，既要注重基础实验的训练，也要和后续的课程有衔接，教师作为学生开放性实验的指导者，应多引领，身体力行，积极参与到学生的实验过程中，根据专业发展方向，不断调整教学项目和思路，与时俱进。因此，开放性实验教学大纲应注重基础，强调创新，促进学生综合素质的提高。

2.3 实验过程的开放

部分经典“物理化学”实验通过讲授或演示进行验证，因其理论性较强、内容过于抽象，多年无大的更改[10]，食品专业作为新兴的工科专业，具有较强的时代性与创新性，食品专业物理化学应该在经典物理化学实验的基础上有所创新和改进。

教师根据“物理化学”教学内容提出多个相关的实验项目供学生选择，实验项目可以与大学生创新创业、大学生挑战杯或教师的科研项目相联系[11]，学生也可以提供自己感兴趣的实验题目，确定实验大体方向。然后通过课后查阅资料，提交实验可行性设计方案，与教师讨论后先进行预实验，根据预实验结果和问题，改进实验方案。学生必须通过预约进入实验室，实验室的教师人数和教师精力有限，且教学经验和教学方向各有不同。因此，实验过程中注重团队协作精神和自我解决问题的能力，这样不仅锻炼了学生的一些科研思想和能力，给他们带来成就感和荣誉感，也可以减轻教师在开放性实验中投入的精力。

2.4 实验考核方式的改变

考核评定是开放实验教学模式的难点，因为开放性实验没有统一的实验方案，也就无标准的评判指标，开放性实验的关键并不是实验结果是否完全符合理论，而在于学生在实验前的准备工作，实验过程的操作和实验结果的分析，从实验过程中发现学生的创造力和思想的亮点，动手能力和知识的运用。因此，开放实验的考核方式包括实验方案的设计（20%），实验前的准备（20%），预实验过程（10%），实验操作过程（20%），实验卫生（10%），实验结果（10%），存在问题和改进方案（10%）。开放性实验是注重过程、弱化结果的过程。鼓励学生重视实验环节和实验质量，充分发挥学生自主性，激发学生实验过程的思考和实验技能的提高。通过开放实验环节和对物理化学基本原理和基础知识的应用有更加全面的理解，加深对经典理论的应用，对于实验中未解决的问题，学生还可以利用课余时间或其他相关课程的开放性实验进行验证。

3 结语

食品专业开设“物理化学”实验课程一般学时较少，更应根据专业特点来选取实验内容，不能与所学专业脱节，充分激发学生的学习热情和积极性，注重实验过程的实用价值，开放性实验要充分利用现有的教学条件和仪器设备资源，一些实验内容可以进入科研性实验室进行，让学生尽早与专业知识结合，了解专业前沿，吸引更多的学生关注，拓宽知识面，培养良好的实验习惯，为今后的学习和深造打下良好的基础。

[1]粟立丹，杨芳，向泽攀.食品科学与工程专业物理化学课程教学的实践与思考 [J].广东化工，2016，43（4）：163-164.

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[3]刘晶，吕惠丽.建立物理化学的理论学习与食品专业实践教学的联系 [J].安徽农学通报，2012，18（12）：214-215.

[4]李燕杰，李银花，邓琼.基础化学开放式实验教学模式初探 [J].广东职业技术教育与研究，2013，7（6）：163-166.

[5]徐平.动物生理学开放式实验教学模式的初探 [J].湖北师范学院学报（自然科学版），2013，33（2）：106-109.

[6]李秀霞，朱丹实，孙协军，等.食品分析实验研究性教学模式构建 [J].食品工业，2016，37（5）：232-235.

[7]王光强，夏永军，艾连中.“食品标准与法规”课程中多种教学方法的应用研究 [J].食品工业，2017，38（4）：245-247.

[8]张佳程，师进生.食品物理化学 [M].北京：中国轻工业出版社，2007：75-80.

[9]刘志明，孙清瑞，张爱武，等.食品专业化学热力学创新实验教学 [J].实验室研究与探索，2011，30（1）：78-81.

[10]芦晓芳，王清华，杜慧玲，等.食品专业物理化学实验教学改革与实践 [J].大学化学，2011，26（5）：23-26.

[11]刘志明，孙清瑞，李秀波，等.食品类专业物理化学课程研究型实践教学探索 [J].化工高等教育，2013，33（6）：48-51.◇